JPH0686592B2 - 淡水又は塩水をベースとするボーリング流体用の非汚染流動化剤 - Google Patents

淡水又は塩水をベースとするボーリング流体用の非汚染流動化剤

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JPH0686592B2
JPH0686592B2 JP61033694A JP3369486A JPH0686592B2 JP H0686592 B2 JPH0686592 B2 JP H0686592B2 JP 61033694 A JP61033694 A JP 61033694A JP 3369486 A JP3369486 A JP 3369486A JP H0686592 B2 JPH0686592 B2 JP H0686592B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、土木工学，建築，公共事業，石油，水及び鉱
物床の探査や採取の分野で一般にボーリング流体（dril
ling fluids）として用いられている型の淡水又は塩水
をベースとする無機物質の水性懸濁液に有効な汚染性の
ない流動化剤（fluidifiant）に関する。
本発明は流動化剤を使用するボーリング流体にも関す
る。
本発明に関する記載では、ボーリング流体は大きな意味
で、例えば軟ベントナイト水の泥，石灰，石膏の泥，塩
飽和した泥及び海水の泥のような無機物質の水性懸濁物
全体を含有している。
今まで長い間、土木工学，建築，公共事業，石油，水及
び鉱物層の探査や採取の分野でのボーリングでの泥の使
用は、その使用の際に、その流動学的特性の変化による
重大で厄介な障害をしばしば伴なうことは当業者に公知
であつた。その理由は、ボーリングの残滓（mud）が非
常に異なる地質学的形状を通過するので、その生成の際
に最初に獲得した流動学的特性は非常にしばしば、例え
ば通過する層を構成する無機物質又は軟水及び／又は塩
水のインプツトによつてさえも影響されるからである。
ボーリング時間及び生産経費の両者に影響を与えるため
に、許容し得ない泥の粘度の上昇のような不都合を作業
現場での使用者に与える。
従つて当業者は長年の間、だんだん深くなるボーリング
による温度や圧力の条件下での使用に際して、ボーリン
グ残滓がより一定で再現性を有するように、できるだけ
安定な流動学的特性を持つ流体をボーリング残滓の組成
に供給する化学物質の導入によつて、ボーリング残滓組
成を改良することを研究してきた。
当業者にとつては、理想的なボーリング残滓は次の物質
を有するものである。第１に、無機残土（mineral wat
e）の中のあるものがこの泥に混ざるのにもかかわら
ず、その場で懸濁物である無機残土を運ぶことのできる
流動学的特性を有すること。第２に、ボーリング残滓を
井戸から除去した後に全ての公知の方法で残土（wast
e）を分離することができること。第３に、ボーリング
される地質層に十分な圧力を与えることのできるような
密度を有していること。最後に、だんだん温度が高くな
る深いボーリング作業に用いられるときにその基本的な
流動学的特性を保持することができること。従つて以上
の理由によつて、膨張性粘度（swelling clay）特にベ
ントナイトやアタパルジヤイトのようなコロイド状の無
機物質や、例えばバリタ（baryta），炭酸カルシウム，
イルメナイト（ilmenite）のような無機濃密化物質を含
む水性のボーリング残滓中に、当業者は無機物及び／又
は有機物由来の化学添加剤を加えて、それにボーリング
される地質層に関係なく最大の安定性を与えるように試
みてきた。
従つて、水性ボーリング残滓は、必須要素として淡水又
は塩水の水相を、そして任意に粘土及び／又は粘性を与
えるポリマー、ポリマーであるうる液の還元剤、粘土
に加えられるに応じて泥の粘土を低くする流動化剤、最
後に濃密化剤（densifying agent）という構成成分を
含んでいる。泥の種々の構成成分に関して、前述の不都
合を緩和するために多くの研究がなされてきたにもかか
わらず、専門的な文献は流動化剤に興味を示している。
文献には、ボーリングの間に使用されるボーリング残滓
の流動学的特性をできるだけ安定した状態に維持するた
めに少なくとも１つの流動化剤を添加することを通常の
方法として示している。
従つて、ボーリング残滓の粘度を作用者が選択した値に
調製することが望ましいことは明らかであり、これは、
最初の価に近い価を維持することにより、又はその利用
の時間中に非常に急速に上昇するときには最初の値に戻
すことによつて行う。
専門の文献に記載され、従来使用されている流動化剤は
種々多数の起源のものである。
ボーリング残滓の中で流動化剤の役割を演ずるリン酸塩
又はポリリン酸塩はコロイド状の粘土の抗凝集（ｄfl
oculation）を促進し、同時に液を還元して、密度の
非常に高い粘度の非常に低い泥を使用できるようにす
る。しかしながら、非常に不都合なことに、リン酸塩及
びポリリン酸塩は例えば50℃という低い温度でさえも一
般的に不安定であり、そのためこの温度を越すと、その
安定化剤としての働きは伴に減少するどころか消滅して
しまう結果となる。
同様に、ボーリングの水性流体中で使用されるリグニン
はその流体のチキソトロープを調製するとされている。
しかしながら、これは、ボーリングの時に流体にNaCl,C
aSO4のような汚染物質が導入されると急速に沈殿し、従
つて効率は悪くなる。
前述の不都合な点から、流動化剤として作用させるた
め、すなわち使用者が望む粘度の価にまで安定化するも
のとして、リグノスルホン酸をカルシウム，ナトリウ
ム，鉄，クロムの塩として、又は同時に鉄とクロムの塩
としてボーリング流体中に使用した。しかし、リグノス
ルホン酸ナトリウム及びカルシウムは粘度の安定化剤と
しての機能が十分ではなく、その代りのリグノスルホン
酸クロム又はリグノスルホン酸鉄及びリグノスルホン酸
クロムは150℃のオーダーのボーリング穴の底の温度で
さえ効力を持つているためにその中で今まで最良の安定
化剤であるにもかかわらず、環境汚染の大きな要素であ
るためにその使用が限定されるということが知られてい
る。
ボーリング流体の中で特異的な作用を及ぼすための他の
化学添加剤が専門の文献中で提起されてきた。このよう
に、米国特許第3,730,900号明細書は、コロイド状態安
定化剤として無水マレイン酸とスチレンスルホン酸のコ
ポリマーの使用を推奨している。ところが、このコロイ
ド状態安定化剤はボーリング流体中で強い興味ある作用
を示すようであるが、その製造には溶媒中での種々の工
程が必要であり、そのために工業的規模での使用が難し
い。
仏国特許第2,476,113号明細書は、粘土粒子に吸着する
分散剤として働くために、ヒドロキシアミン又はチオヒ
ドロキシアミン基を含有する低分子量の他のポリマー又
はコポリマーを提起した。しかし、この薬剤は高い温度
でしか有効でないという点で主として不都合である。
最後に「ジヤーナル オブ ペトロリウム テクロノジ
ー（Journal of Petroleum Technology）」1980年６
月中の「低分子量コポリマーによるボーリング用流体の
高温安定化（High Temperature stabilization of
drilling fluids with ａ low molecular weight
copolymer）」という文献は、ポリアクリル酸のアル
カリ酸は汚染によりボーリング残滓中に存在するアルキ
ル土類金属イオンに非常に高度に感受性があるために、
電解質を含む媒質中では流動化剤として効果を示さない
ことを教示している。
このように、推奨された流動化剤はしばしば期待はずれ
なので、当業者による従来技術は十分に満足させうる解
決法を提起していない。これは、例えばNaCl,CaSO4のよ
うなやっかいな無機化合物の存在により、又は穴の底の
温度の上昇により、又は水相が塩水である、ボーリング
流体の中で働くときに無効になるか又は完全に抑制され
るために、又は環境を汚染する性質を有しうるために、
これらの作用は確かに弱くなつているからである。
前述の多くの不利な点から、研究を続けていた本出願人
は、今、汚染物質ではなく、軽い泥の中でも重い泥の中
でも使用でき全ての温度で非常に有効な流動化剤を発見
し、完成させた。
酸基を有するポリマー及び／又はコポリマーの群に属
し、塩水又はそうでない水相のボーリング流体用である
本発明流動化剤は、非常に深いボーリングの穴の中を支
配する温度及び圧力の過激な条件下でその流体の流動学
的特性を保持するために、前記流動剤が前記ポリマー及
び／又はコポリマーの塩であり、少なくとも１つの塩化
カチオンが、ポーリングによる電気陰性度が0.95以上好
ましくは１を越える金属に相当することを特徴とする。
現在までそして従来技術の文献で示すように、ボーリン
グ残滓の流動化剤に関する研究は、酸基を持ち、例えば
水酸化ナトリウム，水酸化カリウム又はアンモニアのよ
うな使用が容易なため日常的に使用されている標準的な
薬剤で中和されたポリマー及び／又はコポリマーの型の
有機分子の改良に関していた。
さらに、これまで伝われてきたように、従来技術には、
水性ボーリング残滓の流動化剤として使用する低分子量
のアルカル性ポリマーの有効性に対する、多価カチオン
例えばCa2+,Mg2+の有害な特性が記載されていた。
ところが、本出願人はその研究から、ボーリング残滓中
で流動化作用をもたらすためにはポリマー及び／又はコ
ポリマーの酸基を塩化するために使用するカチオンの性
質が重要であり、この作用は塩化する金属の電気陰性度
が高くなるにつれ大きくなることを明らかにした。そし
て、この現象は、従来技術では有害とされていたカルシ
ウム，マグネシウム，マンガンのような、処理媒質の状
態を変化させることで知られている多価カチオンについ
ても同様に真実であつた。
本出願人は又、電気陰性度が0.95以上好ましくは１を越
える金属に対応するカチオンの作用は、例えば炭酸カル
シウムや硫酸バリウム等のような、使用する濃密化（ｌ
gent alourdittant）がどんなものであつても、使用
する泥の粘度が高い程明白であることも明らかにした。
このように、ボーリング残滓用の古典的な流動化剤に関
する従来技術と、この分野での本出願人の研究からの実
験結果とを比較して分析すると、ポリマー及び／又はコ
ポリマーは流動化剤の１成分にすぎず、流動化作用を基
礎的に強化する他の成分は電気陰性度が0.95以上好まし
くは１を越える金属に対応する少なくとも１つのカチオ
ンであり、この流動化作用は前記元素の電気陰性度が高
い程強力であることが確認される。
ここに於いて、本発明流動化活性元素の支持体であるポ
リマー及び／又はコポリマーは酸の性質を持つ、すなわ
ち、例えばカルボキシル，ヒドロキシアミノ，硫酸，ス
ルホン酸，リン酸，ホスホン酸の型の酸基を少なくとも
１つ持たねばならないことを本出願人は明らかにした。
本発明に使用するためのポリマー及び／又はコポリマー
は、例えばアクリル酸及び／又はメタクリル酸，イタコ
ン酸，クロトン酸，フマル酸，無水マレイン酸又は、イ
ソクロトン酸，アコニツト酸，メサコン酸，シナピン
酸，ウンデシレン酸，アンゼリカ酸，ヒドロキシアクリ
ル酸，アクロレイン，ビニルスルホン酸，アクリルアミ
ド‐アルキルスルホン酸，適宜アクリルアミド，アクリ
ロニトリルを伴うアルキレングリコールのアクリレート
及び／又はメタクリレートの硫酸エステル及び／又はリ
ン酸エステル，アクリル酸及びメタクリル酸のエステ
ル、特にジメチルアミノエチルのメタクリレート，ビニ
ルピロリドン及びビニルカプロラクタン，エチレン，プ
ロピレン，イソブチレン，ジイソブチレン，酢酸ビニ
ル，スチレン，α‐メチルスチレン，メチルビニルアセ
トンのような酸基を有する又は酸基を発生しうる基を含
む少なくとも１つのモノマー又はコモノマーを重合して
得る。
電気陰性度が0.95以上好ましくは１を越える金属に対応
するカチオンの支持体として使用するポリマー及び／又
はコポリマーは、前記のモノマーを、当業者には公知の
開始剤や調整剤の存在下に、公知の方法で、水性，アル
コール性，水性アルコール性，芳香族又は脂肪族媒質中
で重合又は共重合することにより得られる。
従つて、重合の媒質は水，メタノール，エタノール，プ
ロパノール，イソプロパノール，ブタノール，ジメチル
ホルムアミド，ジメチルスルホキシド，テトラヒドロフ
ラン，アセトン，メチルエチルアセトン，酢酸エチル，
酢酸ブチル，ヘキサン，ヘプタン，ベンゼン，トルエ
ン，キシレン，メルカプトエタノール,tert-ドデシルメ
ルカプタン，チオグリコールエステル,n-ドデシルメル
カプタン，酢散，酒石酸，乳酸，クエン酸，グルコン
酸，グルコヘプトン酸,2-メルカプトプロピオン酸，チ
オジエタノール，四塩化炭素，クロロホルム，塩化メチ
レン，塩化メチル，モノプロピレングリコールエステル
及び／又はエーテル，エチレングリコールでありうる。
本発明の活性カチオン元素の支持体として使用する酸性
ポリマー及び／又はコポリマーは一般に９以下の比粘度
を有している。しかし、0.2〜３好ましくは0.3〜1.5の
間の比粘度の範囲のものから前記ポリマー及び／又はコ
ポリマーを選択することが望ましいであろう。
重合が終つてから、溶液中の重合されたもの（polymeri
sat）を、カチオンが電気陰性度が0.95以上好ましくは
１を越えている金属に対応している少なくとも１つの塩
化剤で少なくとも一部塩化する。
又、塩化カチオンは一般に電気陰性度が1.0〜2.0好まし
くは1.2〜1.9の範囲の金属から選択する。
本発明の流動化剤として使用しうる、電気陰性度が0.95
以上好ましくは１を越える金属の中から、リチウム，カ
ルシウム，アルミニウム、好ましくはマグネシウム，マ
ンガン，鉄，亜鉛，銅を挙げることができる。
少なくとも１つのカチオンが電気陰性度0.95以上好まし
くは１を越えるもの、望ましくは前記の範囲にある金属
に対応するようなカチオンを組み合せることにより、ポ
リマー及び／又はコポリマーの酸の部位を少なくとも部
分的に塩化することもできる。
電気陰性度が0.95以上好ましくは１を越える金属に対応
する少なくとも１つのカチオンによる前記ポリマー及び
／又はコポリマーの酸の部分の塩化率は少なくとも５％
であるのが望ましく、好ましくは20％〜80％である。
酸の部位の部分的塩化は、完全に塩化したポリマー及び
／又はコポリマーと完全に酸性のポリマー及び／又はコ
ポリマーの適当な画分を混合して同等に得られる。
実際、重合の結果の、部分的に塩化されたアクリルポリ
マー及び／又はコポリマーを含有する液相をボーリング
残滓の流動化剤としてこの形で使用することができる
が、任意の公知の方法で液相を処理して液相を除去し。
流動化剤として使用できるもう１つの形態である粉末の
形で、部分的に塩化したポリマー及び／又はコポリマー
を単離することもできる。
文字“η"spで表記する、本発明に使用するポリマー
及び／又はコポリマーの比粘度は次のようにして測定す
る。
60gのNaClを含有する１の蒸溜水中に50gの乾燥したポ
リマー及び／又はコポリマーを溶解することにより、測
定用に、水酸化ナトリウムで100％塩化した（塩化率＝
１）ポリマー及び／又はコポリマーの溶液を調整する。
次に、25℃にサーモスタツトで調整されたバスの中に置
いた毛細管の粘度計で、アルカリ性のアクリルポリマー
及び／又はコポリマーを含有する前述の溶液の所与の量
の流出時間と、前記ポリマー及び／又はコポリマーを含
有しない同量の塩化ナトリウム水溶液の流出時間を測定
する。次の式： により比粘度“η"spを決定することができる。
毛細管は一般に、ポリマー及び／又はコポリマーを含ま
ないNaCl溶液の流出時間が約90〜100秒のものから選択
すると非常に正確に比粘度が測定できる。
以下の実施例１〜11により、本発明の範囲及び利点がさ
らに理解されよう。
実施例２〜７の中で、泥が重いときに有効な流動化剤
（本発明による）と有効ではない（従来技術による）流
動化剤の間の相違を明らかにするために、ボーリングの
現場では通常あり得ないような非常に粘性な泥を使うこ
とによって困難さを本出願人は極端に強調した。
実施例1: この実施例は、当業者に公知の触媒系（過酸化物，過酸
塩）及び転移剤（transfer agent）（アルコール，メ
ルカプタン）の存在下での、水性，水性アルコール性又
は溶剤媒質中での、当業者に公知のラジカル重合工程の
１つにより得られ、従来技術に属する、酸性ホモポリマ
ー及びコポリマーの製造を説明している。
このポリマー（No.1〜７）及びコポリマー（No.8〜25）
は全て重合により得られ、又は（No.26とNo.27:「アリ
ード コロイド（Allied Colloids）」から市販のアル
コマー（Alcomer）75L）市販されているが、これらを乾
燥状態で41％の水溶液とした。例えば下記の文献の中に
記載されているポーリング（PAULING）の表により1.0〜
2.0の電気陰性度の広い範囲にある、従来技術のもので
は0.9以下、本発明のものでは0.95以上の電気陰性度を
有する金属にそのカチオンが相当する塩化剤により、前
記ポリマー及びコポリマーを部分的に又は全体的にボー
リング残滓中で塩化した。文献は： −DUNOD大学編,1968年、デイー．エイチ．アンドリユ
（D.H.ANDREWS）及びアール．ジエー．コケス（R.J.KOK
ES）による化学の基礎知識（Notions Fondamentales
de Chimie）（111ページ，第Ｖ表）。
−サージヤント‐ウエルヒ サイエンテイフイツク カ
ンパニー（Sargent-Welch Seientific Company）‐46
47 ウエスト‐フオスター通り（West-Foster Avenu
e）‐シカゴ‐イリノイ‐60630。
−DUNOD大学編,1984年，エム．ベルナール（M.BERNAR
D）及びエフ．ブスノー（F.BUSNOT）による一般及び無
機化学辞典（Usuel de Chimie Ｇｎrale Min
rale）。
同様に、ポリマーの比粘度を前述の方法で体系的に確立
し、確認した。
次の第１表は、本発明の目的と特に従来技術との比較を
説明するための他の実施例で使用する種種の流動化剤の
リストである。
この表中では、製造中に塩化されていない酸基はボーリ
ング残滓中に存在する水酸化ナトリウムにより後で塩化
されてある。
実施例2: この実施例は、水性層が海水であり、下記のステツプＡ
〜Ｈを有するプロトコールにより実験室内で製造したボ
ーリング残滓に導入した本発明薬剤と従来技術の薬剤の
流動化作用を比較して説明しており、ここで出発ポリマ
ーはポリアクリル酸であつた。
ステツプA:ハミルトンビーチ（Hamilton Beach）のボ
ールの中に（地中海の）海水500mlを入れ、1.5g（すな
わち3g/）のNa2CO3、次いで12.5g（すなわち25g/）
のベントナイト（Ｋ）（OCMA-DFCP No.4-1973の規格で
測定して18〜20m3/tの収率）を加え、ハミルトンビーチ
の位置「低」で10分間、全部を撹拌することにより、次
の要素のベースとする泥を作つた。
次に、アタパルジヤイト（attapulgite）（Ｌ）（OCMA-
DFCP No.1-1973の規格で測定して14〜15m3/tの収率）5
0g（すなわち100g/）を導入し、15分間撹拌を続け
た。
次に、撹拌しながら、カルボキシメチルセルロース（OC
MA-DFCP No.2−1980の規格に対応する粘度の低い専門
用CMC）3.5g（すなわち7g/）を加えて、15分間撹拌を
続けた。
最後に、膨張率の低い廃棄天然粘度（contaminating n
ative）（argile de charge）（Ｍ）（OCMA-DFCP N
o.4-1973の規格で測定して８〜9m3/tの収量）60g（すな
わち120g/）を加えて、45分間撹拌した。
製造中は50％の水酸化ナトリウム溶液でpHを9.5に維持
した。
この製法を数回繰り返し、このようにして製造した種々
の泥を混ぜて均一な流体を得た。これは、室温で24時間
休ませると、ステツプ（Ｂ）〜（Ｈ）で処理するベース
の泥を形成した。
均一なベースとなる泥は次の流動学的特性を有してい
る： 見掛け上の粘度:V.A.:9.7 塑性粘度:V.P.:41 降伏点:Y.V.:112 ゲルス0/10:Gels 0/10:152/170 これらの特性は全て当業者には公知であり、文献「ボー
リング流体及びセメントスラブのレオロジーマニュアル
（Manuel de Rhologie des Fluides de Forage
et Laitiers de Ciment）」‐テクニツプ版（Edit
ion Technip）‐1979に詳細に記されているが、20℃で
FANN35粘度計を用いて測定した。
ステツプB: ベースの泥を500ml採取し、被験流動化剤25mlを加え、
次に位置「低」にしたハミルトンビーチで10分間撹拌し
た。
pHを9.5に調整し、この新しい泥の特性を測定した。
ステツプC: ステツプＢで得た流動化した泥を、回転保温器中、150
℃、16時間熟成させた。
冷却した後、pHを9.5に調整し、泥の特性を測定した。
ステツプD: このステツプは泥の「バリタージ（barytage）」と呼ば
れるステツプである。そのために、ステツプＣで製造し
た泥を500ml採取し、OCMA規格,DFCP No.3−1963年２月
の規格書で確立した硫酸バリウム400g（又は800g/）
を添加した。バリタージユ後の密度は1.65であつた。
位置「低」に調整したハミルトンビーチを用いて30分間
撹拌し、pHを9.5に合せた。
このようにして密度1.65の重い泥が得られ、その特性を
測定した。
ステツプE: ステツプＤの重い泥を回転式保温器中、120℃で16時間
熟成させた。
冷却した後、pHを9.5とし、この新しい泥の特性を測定
した。
ステツプF: ステツプＥの熟成した泥を550ml取り、被験流動化剤2.5
ml（すなわち５/m3）を加え、次に位置「低」に調整
したハミルトンビーチで10分間撹拌した。
ここで、pHを9.5に調整し、次にこの泥の特性を測定し
た。
ステツプG: ステツプＦからの泥に、同じ条件下で被験流動化剤５
/m3を加えた。
ステツプH: ステツプＧの泥の中に、ステツプＦと同じ条件下で、被
験流動化剤を最終回として５/m3加えた。
従来技術に属するか又は本発明をなす流動化剤を試験す
るまで、この工程を繰り返した。
流動化剤１〜７に関する全ての結果を下記第II表に収め
た。
ボーリング残滓が重くなつたときにはポリアクリル酸ナ
トリウムの塩はボーリング残滓の流動化剤ではないのに
対し、マグネシウムで塩化した同じポリマーはV.A.,Y.
V.及びGel Ｏの特性を非常に減少させることを第II表
は明らかにしている。
実施例3: この実施例は、水性層が海水であるボーリング残滓にお
ける本発明流動化剤と従来技術の流動化剤の流動化作用
の比較方法を示している。ここで、本発明流動化剤はア
クリル酸（70％）とアクリルアミド（30％）のコポリマ
ーからなり、酸基の60％は電気陰性度1.2のマグネシウ
ムで塩化されていた。従来技術の流動化剤は同じコポリ
マーで形成されるが、電気陰性度が0.9のナトリウムに
より酸基の60％が塩化されていた。
そのために、実施例２に記載の操作方法すなわちステツ
プＡを行うことにより、ボーリング残滓を先ず実験室内
で製造した。
ステツプＡの結果、均一なベースの泥は以下の流動学的
特性を有していた。
見掛け粘度:V.A.:122 塑性粘度:V.P.:47 降 伏 点:Y.V.:150 ゲルス0/10:Gele 0/10:120/146 次に、このベースの泥を500mlずつ２つ採取し、その
後、その各々について従来技術の流動化剤（流動化剤
８）及び本発明の流動化剤（流動化剤９）の存在下にス
テツプＢ〜Ｈを行つた。
２つのボーリング残滓に関する全ての結果は次の第III
表に記載する。
同じ量の流動化剤では、本発明流動化剤含有ボーリング
残滓の方が従来技術の流動化剤を添加した泥に比べて非
常に優れた流動学的挙動を有することが、この第III表
より明らかである。
実施例4: この実施例は、水層が海水であるボーリング残滓中に導
入したときの本発明の流動化剤の流動化作用を説明して
いる。
この目的のために、先ず、実施例２の操作方法すなわち
ステツプＡを行うことにより、ベースの泥と呼ぶボーリ
ング残滓を実験室内で製造した。
このステツプの結果、ベースの泥は次の流動学的特性を
有している。
見掛け粘度:V.A.:98 塑性粘度:V.P.:45 降 伏 点:Y.V.:106 ゲルス0/10:Gele 0/10:147/169 次に、この新しいベースの泥を500ml取り、その後、流
動化剤の存在下に、実施例２の操作方法のステツプＢ〜
Ｈの各々を行つた。
使用した各流動化剤は、アクリル酸（65％）、アクリル
アミド（15％）及びエチレングリコールのメタクリレー
トのリン酸エステル（20％）のコポリマーであり、その
酸基は部分的に又は全て −従来技術の流動化剤を構成するナトリウムで（流動化
剤10,11,16）、 −本発明の流動化剤を構成する電気陰性度0.95以上の金
属で（流動化剤12,13,14,15,17,18）、 塩化されていた。
これらの泥に関する結果は全て次の第IV表に記した。
同じ量の流動化剤では、本発明流動化剤を含有するボー
リング残滓は従来技術の流動化剤を添加した泥より非常
に優れた流動学的挙動を示していることをこの第IV表は
明らかにしている。
しかし、本発明流動化剤のボーリング残滓中での流動化
作用は、塩化による金属の電気陰性度が高い程高く、従
来技術によるとボーリング残滓に対して特に有害である
とされているマグネシウムのような多価カチオンでも同
様に高いことも示している。
実施例5: この実施例は、水相が海水であるボーリング残滓中に導
入した本発明流動化剤の流動化作用を従来技術に属する
流動化剤と比較して説明している。
従来技術の流動化剤（第１表の26）はアルカリ性アクリ
ルコポリマーであり、アリード コロイド社（Sociｔ
Allied Colloids）から商品名アルコマー（ALCOME
R）75Lとして市販されている。
本発明流動化剤（第Ｉ表の27）は同アルカリ性アクリル
コポリマーであるアルコマー75Lを本発明者らが修飾し
たものである。すなわち、カチオン交換樹脂を通してア
ルカリカチオンを除き、次に酸性コポリマーを電気陰性
度1.2〜1.3のマグネシウムの塩に変換した。
この目的のために、実施例２の操作方法に従い、すなわ
ちステツプＡを実施することにより、実験室内でボーリ
ング残滓を製造した。
ステツプＡの結果、均一なベース泥は次の流動学的特性
を有していた： 見掛け粘度:V.A.:73 塑性粘度:V.P.:27 降 伏 点:Y.V.:92 ゲルス0/10:Gele 0/10:71/93 次に、このベースの泥を500mlずつ２つ採取し、その後
に、従来技術の流動化剤（流動化剤26）及び本発明の流
動化剤（流動化剤27）の存在下でこの各々にステツプＢ
〜Ｈを行つた。
この２つのボーリング残滓に関する結果は下記第Ｖ表に
記した。
従来技術の流動化剤を添加した泥に比べ、本発明の流動
化剤を含有するボーリング残滓はステツプＤから非常に
優れた流動学的挙動を有することをこの表は示してい
る。
実施例6: この実施例は、水相が淡水であるボーリング残滓に本発
明流動化剤を導入したときの、流動化作用を従来技術に
属する流動化剤と比較して示している。
従来技術の流動化剤は、電気陰性度0.9のナトリウムで
塩化したアクリル酸ポリマーである（第Ｉ表の流動化剤
２）。
本発明の流動化剤は、電気陰性度1.2〜1.3のマグネシウ
ムで塩化した同じアクリル酸ポリマーである（流動化剤
５）。
これらの流動化剤間での比較を行うために、先ず、実施
例２に記載の操作方法でベースの泥を実験室内で製造し
たが、ステツプＡは以下のように行つた： ステツプA: ハミルトンビーチのボール内に500mlの淡水（TH25゜）
を入れ、次にベントナイト（Ｋ）（OCMA-DFCP No.4-19
73の規格で測定すると収量18〜20m3/t）25g（すなわち5
0g/）を加え、位置「低」で10分間撹拌することによ
つて、次の要素を有するベースの泥を製造した。
撹拌下にカルボキシメチルセルロース（OCMA-DFCP No.
2-1980の規格により低い粘度の専門用（technical）CM
C）3.5g（すなわち7g/）を導入し、15分間撹拌した。
最後に、膨張度の低い廃棄天然粘土（Ｍ）（OCMA−DFCP
No.4-1973の規格で測定して収量８〜9m3/t）を60g
（すなわち120g/）加えて、45分間撹拌を続けた。
製造の間、50％の水酸化ナトリウム溶液でpHを9.5に調
整した。
この製法を数回繰り返し、次にこのようにして得た種々
の泥を混合して構成した均一の流体を得、室温に24時間
置いた後にベースの泥をステツプ（Ｂ）〜（Ｈ）で処理
した。
均一なベースの泥は以下の流動学的特性を有していた： 見掛け粘度:V.A.:131 塑性粘土:V.P.:47 降 伏 点:Y.V.:168 ゲルス0/10:Gels 0/10:127/215 次にベースの泥を500mlずつ２つ取り、その後、各々に
ついて従来技術の流動化剤（２）及び本発明流動化剤
（５）の存在下にステツプＢ〜Ｈを行つた。
この２つのボーリング残滓に関する結果の全ては下記第
VI表に示した。
このように、この第VI表は、等量の流動化剤では、本発
明の流動化剤を含有する淡水をベースとするボーリング
残滓は、従来技術の流動化剤を含有する同じ泥よりも非
常に優れた流動学的挙動を有することを確認している。
実施例7: この実施例は、水相が（地中海で採取した）海水で、濃
密化剤が炭酸カルシウム（商品名ダーカル（DURCAL）15
としてOMYAから市販されている）である、いわゆる重い
ボーリング残滓に導入した本発明の薬剤の流動化作用を
説明している。
この目的のために、先ず実施例２に記載された操作方法
のステツプＡにより、いわゆるベースの泥を実験室内で
製造した。
このステツプの結果、ベースの泥は次の特性を有してい
た： 見掛け粘度:V.A.:73 塑性粘土:V.P.:27 降 伏 点:Y.V.:92 ゲルス0/10:Gels 0/10:71/93 次にこのベースの泥を500mlずつ２つ取り、流動化剤の
存在下で各々に次いで実施例２の操作方法のステツプＢ
〜Ｈを行つた。ステツプＤで、この実施例では実施例２
で使用した硫酸バリウムの代りに、硫酸バリウムの体積
当りの電荷に等しいものに対応するCaCO3 260gの量でC
aCO3を導入することが理解された。
使用した各流動化剤は、その酸基が部分的に、 −従来技術の薬剤を構成するナトリウムで（流動化剤1
1）、 −本発明薬剤を構成するマグネシウムで（流動化剤1
2）、 塩化されている、アクリル酸（65％）、アクリルアミド
（15％）及びエチレングリコールのメタクリレートのリ
ン酸エステル（20％）のコポリマーであつた。
このボーリング残滓に関する全ての結果は、以下の第VI
I表に示した。
この第VII表は、等量の流動化剤では、本発明の流動化
剤を含有する、海水をベースとし、濃密化剤が炭酸カル
シウムであるボーリング残滓は、従来技術に属する流動
化剤を添加した同じ泥よりも非常に優れた挙動を有する
ことを示している。
実施例8: 第１図により、この実施例は、いわゆる重いボーリング
残滓に本発明薬剤を使用したときの薬剤による改善を現
場のベースの泥に基いて比較して示し、又、本発明の範
囲で使用するポリマー及び／又はコポリマーの酸基を塩
化する金属の電気陰性度が高くなるにつれて大きくなる
流動化効果を明らかにしている。
硫酸バリウムを添加しておらず（non barytｅ）、分
散剤を含まない海水含有のベースの泥はボーリング現場
由来のものであり、従つて、使用した、すなわち、ボー
リングの井戸の中を循環し、実質層来の粘土を含むもの
であつた。
このベースの泥は1.12の密度を有し、以下の流動学的特
性を有していた。
見掛け粘度:V.A.:22 塑性粘土:V.P.:14 降 伏 点:Y.V.:16 ゲルス0/10:Gels 0/10:7/24 次に、この新しいベースの泥を500mlずつ９つ採取し、
その後、その各々に、流動化剤の存在下に実施例２に記
載の操作方法のステツプＤ〜Ｈの各各を実施した。ステ
ツプA,B及びＣはベースの泥の起源の理由により削除し
た。
使用した各流動化剤は、その酸基が部分的に、 −従来技術の薬剤を形成する電気陰性度が0.95未満の金
属（ナトリウム，カリウム，バリウム）で（流動化剤1
1,19,20）、 −本発明の薬剤を構成する電気陰性度が0.95以上の金属
（リチウム，カルシウム，マグネシウム，マンガン，亜
鉛，銅）で（流動化剤21,22,12,23,24,25）、 塩化されているアクリル酸（65％）、アクリルアミド
（15％）及びエチレングリコールメタクリレートのリン
酸エステル（20％）のコポリマーであつた。
このボーリング残滓に関係する結果は全て、下記第VIII
表に示した。
この第VIII表から、等量の流動化剤では、本発明の薬剤
を含有するボーリング残滓は、従来技術による流動化剤
を添加した泥に比較して非常に優れた流動学的挙動を有
することが確認される。
しかし、この表は、ボーリング残滓の中での本発明薬剤
の流動化作用は、塩化する金属の電気陰性度が高くなる
ほど高く、又、従来技術の中でボーリング残滓に対して
特に有害といわれているマグネシウム及びマンガンのよ
うな多価カチオンを使用しても同様に高くなることをも
示している。
第VIII表から抽出し、この実施例を説明している第１図
により、泥の処理のステツプに応じて降伏点が変化する
ことは酸基を有するポリマー及び／又はコポリマーを塩
化する金属の電気陰性度の特徴であることが証明される
ことは興味深い。
電気陰性度が0.95未満であるナトリウム，カリウム及び
バリウムに関する曲線は、泥の連続処理のステツプの進
展に応じて降伏点が上昇する、すなわち、重い泥の中で
は流動化作用が非常に急速に消失する同質のグループを
構成する。
電気陰性度が0.95以上の金属に関する曲線は、泥の連続
処理のステツプの進展に応じて急速に降伏点が低下す
る、すなわち、重い泥の中では、流動化作用が次第に改
善される同様に同質のグループを構成する。
実施例9: この実施例は、本発明の流動化剤による、海水をベース
とするボーリング残滓中の粘土の膨張の抑制作用を説明
している。
このために、ステツプＡに基いて、先ず、以下の操作方
法によりベースの泥といわれるボーリング残滓を製造し
た。
ステツプＡ ５の容器に（地中海のライオンの入り江で採取した）
天然の海水2000mlを入れた。
次に、Ca2+とMg2+イオンの沈殿を促進するために、撹拌
下に（直径50mm、1500回転／分のレイネリ（Rayneri）
タービン）、専門用の炭酸ナトリウム8g（すなわち4g/
）を加えた。
次に、媒質中に、60g（すなわち30g/）のベントナイ
ト（Ｋ）（OCMA-OFCP No.4-1973の規格で測定して18〜
20m3/t収量）と120g（すなわち60g/）のアタパルジヤ
イト（Ｌ）（OCMA-DFCP No.1-1973の規格で測定して14
〜15m3/t収量）を同時に加え、全部を20分間撹拌した。
この媒質中に、最後に撹拌しながら14g（すなわち7g/
）のカルボキシメチルセルロース（OCMA-DFCP No.2-
1980の規格で低い粘度に対応する専門用のCMC）を導入
し、全体を30分間撹拌した。
この製造の間、媒質のpHを水酸化ナトリウム溶液で9.5
に維持するよう調整し修正した。
ステツプB: ステツプＡで製造したベースの泥を各500mlの部分に分
配した。
次いで、500mlの画分に流動化剤を加え、媒質を10分間
撹拌し（ハミルトンビーチ，位置「低」）、これは前記
薬剤の２つの異なる濃度について行つた。pHを9.5に調
整した。
ステツプC: ステツプＢからの、流動化剤を含有する泥500mlに、撹
拌下に（ハミルトンビーチ，位置「低」）、100g（すな
わち200g/）の廃棄天然粘土を加え、30分間撹拌し、
全体をpH9.5に調整した。
室温に24時間置いた後、泥を新たに５分間撹拌し、pHを
9.5に調整して、その後に特性を測定した。
ステツプD: ステツプＣからの泥を熟成させるために回転式保温器内
で16時間120℃に保つた。
冷却後、このようにして熟成した泥を更に５分間撹拌
し、pHを9.5に調整した後、特性を測定した。
従来技術又は本発明に属する、使用した流動化剤とその
濃度とを試験するまで、ステツプＢ〜Ｄからなる工程を
繰り返した。
流動化剤11（従来技術）及び流動化剤12（本発明）に関
する結果は全て下記第IX表に集めた。
このように、この第IX表は本発明流動化剤が粘土の膨張
を抑制する実質的な特性を有することを示している。
この第IX表は又、本発明流動化剤は非常に有効なのに加
えて、泥に粘土を混ぜたときに密度の低い泥の粘度の上
昇も有効に抑制するという本発明流動化剤の一般的特性
も示している。
実施例10: この実施例は、本発明流動化剤の存在による、フランス
の硬度25゜THの天然の淡水をベースとするボーリング残
滓中の粘土の膨張抑制作用を説明している。
このため、ステツプＡに従い、下記の操作方法で、いわ
ゆるベースの泥であるボーリング残滓を製造した。
ステツプA: ５の容器に2000mlの淡水（NH25゜）を入れた。
次に、撹拌下に（直径50mmで1500回転／分で回転するレ
イネリタービン）、100gのベントナイト（Ｋ）（又は50
g/）（OCMA−DFCP No.4-1973の規格で測定して18〜2
0m3/t収量）を加え、全体を30分間撹拌した。
この製造の間、水酸化ナトリウムの水溶液を用い媒質の
pHを9.5となるよう調整し、修正した。
次に、２つの濃度の従来技術の流動化剤（11）と本発明
流動化剤（12）を介在させて、実施例９のステツプB,C
及びＤに記載の工程と同じ工程をベースの泥に実施し
た。
従来技術（11）又は本発明（12）流動化剤に関する結果
は全て下記第Ｘ表に示した。
この結果から、本発明流動化剤が淡水をベースとするボ
ーリング残滓中に存在する粘土の膨張を抑制することが
確認される。
この第Ｘ表は、本発明流動化剤が非常に有効であるに加
えて、低密度の泥に粘土を混ぜたときにその泥の粘度の
上昇を効果的に抑制するという本発明流動化剤の一般的
特性も示している。
実施例11 この実施例は、大量の粘土と硫酸バリウム（バライト）
とを含み、水相がNaClで飽和された水である、いわゆる
重いボーリング残滓に導入した本発明の薬剤の流動化作
用を説明している。
このため、実施例２に記載の操作方法に従つて、ハミル
トンビーチのボールに淡水と専門用塩化ナトリウムから
調製した飽和に塩化した塩水500mlを入れてベースの泥
を作つた（ステツプＡ）、次に、撹拌下に（位置
「低」）、37.5g（すなわち75g/）のアタパルジヤイ
ト（Ｌ）（OCMA-DFCP No.1-1973の規格で確認した）を
添加し、全体を30分間撹拌し、50％のNaOH溶液を用いて
pHを10に調製した。
続いて、撹拌下（位置「低」）に、50g（100g/）の廃
棄天然粘土を導入し、１時間撹拌し、全体をpH10に調整
した。
この操作を数回繰り返し、次にこのようにして得た種々
の泥を混ぜて均一な流体を得た。室温で24時間熟成させ
ると、保存用のベースの泥となり、実施例２に記載のス
テツプＢ〜Ｈで使用した。
均一なベースの泥は下記の流動学的特性を有している： 見掛け粘度:V.A.:71 塑性粘土:V.P.:17 降 伏 点:Y.V.:108 ゲルス0/10:Gels 0/10:35/36 ここで、同じ濃度で用いたときの従来技術の流動化剤
（11）と比較して本発明流動化剤（12）の効果を試験す
るために各500mlを２つ採取した。
採取したもの２つに実施例２に記載のステツプＢ〜Ｈを
実施した。すなわち、ステツプＤで400gの硫酸バリウム
を加え、密度1.75の重い泥を得た。
流動化剤（11）と（12）に関する結果は全て、下記XI表
に集めた。
このように、水相が飽和した塩水である非常に重いこの
型の泥について、従来技術の流動化剤（11）を含有する
重いボーリング残滓に比べて、本発明流動化剤（12）で
処理した重いボーリング残滓の流動学的特性は非常に改
良されていることをこの表は示している（ステツプＦ〜
Ｈ）。
【図面の簡単な説明】
第１図は泥の処理ステツプに応じて変化する、各金属を
含むボーリング残滓の降伏点を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−221378（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−143386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−31585（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−61004（ＪＰ，Ａ)

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】酸基を持つポリマー及び／又はコポリマー
    の群に属し、適宜塩類であるような水性ボーリング流体
    用の流動化剤であって、深いボーリングの穴の中を支配
    している過激な温度及び圧力条件下に於いてさえもその
    流体の流動学的特性を保持するために、前記流動化剤
    が、その少なくとも１つの塩化カチオンが0.95以上のポ
    ーリングの電気陰性度を有する金属に対応する前記ポリ
    マー及び／又はコポリマーの塩であることを特徴とする
    前記流動化剤。
  2. 【請求項２】前記塩化カチオンが１を越えるポーリング
    の電気陰性度を有する金属に対応することを特徴とする
    特許請求の範囲第１項に記載の流動化剤。
  3. 【請求項３】塩化カチオンの支持体として使用する酸性
    ポリマー及び／又はコポリマーを、酸基を持つか又は酸
    基を発生させ得る１つ以上のモノマー又はコモノマーを
    公知の方法で重合することにより得ることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項または第２項に記載の流動化剤。
  4. 【請求項４】酸基を持つか又は酸基を発生させ得るモノ
    マー及び／又はコモノマーがカルボキシル、ヒドロキシ
    アミノ、硫酸、スルホン酸、リン酸、ホスホン酸基を有
    するものから選択されることを特徴とする特許請求の範
    囲第３項に記載の流動化剤。
  5. 【請求項５】塩化カチオンの支持体として使用する酸性
    ポリマー及び／又はコポリマーが、９以下の比粘度を有
    することを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項
    のいずれかに記載の流動化剤。
  6. 【請求項６】塩化カチオンの支持体として使用する酸性
    ポリマー及び／又はコポリマーが、0.2〜3.0の比粘度を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
    流動化剤。
  7. 【請求項７】塩化カチオンの支持体として使用する酸性
    ポリマー及び／又はコポリマーが、0.3〜1.5の比粘度を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
    流動化剤。
  8. 【請求項８】塩化カチオンの支持体として使用する酸性
    ポリマー及び／又はコポリマーが、そのカチオンが0.95
    以上の電気陰性度をもつ金属に相当する少なくとも１つ
    の塩化剤により、少なくとも部分的に塩化されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第７項のいず
    れかに記載の流動化剤。
  9. 【請求項９】塩化カチオンの支持体として使用する酸性
    ポリマー及び／又はコポリマーが、そのカチオンが１を
    越える電気陰性度をもつ金属に相当する少なくとも１つ
    の塩化剤により、少なくとも部分的に塩化されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の流動化
    剤。
  10. 【請求項１０】そのうちの少なくとも１つが0.95以上の
    電気陰性度を有する金属に対応する複数のカチオンを組
    み合せることにより、塩化カチオンの支持体であるポリ
    マー及び／又はコポリマーの酸の部位が少なくとも部分
    的に塩化されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項から第９項のいずれかに記載の流動化剤。
  11. 【請求項１１】そのうちの少なくとも１つが１を越える
    電気陰性度を有する金属に対応する複数のカチオンを組
    み合せることにより、塩化カチオンの支持体であるポリ
    マー及び／又はコポリマーの酸の部位が少なくとも部分
    的に塩化されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    10項に記載の流動化剤。
  12. 【請求項１２】塩化カチオンを、1.0〜2.0の電気陰性度
    を有する金属から選択することを特徴とする特許請求の
    範囲第１項から第11項のいずれかに記載の流動化剤。
  13. 【請求項１３】塩化カチオンを、1.2〜1.9の電気陰性度
    を有する金属から選択することを特徴とする特許請求の
    範囲第12項に記載の流動化剤。
  14. 【請求項１４】塩化カチオンを金属リチウム、カルシウ
    ム、アルミニウムから選択することを特徴とする特許請
    求の範囲第１項から第13項のいずれかに記載の流動化
    剤。
  15. 【請求項１５】塩化カチオンを金属マグネシウム、マン
    ガン、鉄、亜鉛及び銅から選択することを特徴とする特
    許請求の範囲第１項から第13項のいずれかに記載の流動
    化剤。
  16. 【請求項１６】少なくとも１つの塩化カチオンの支持体
    として使用されるポリマー及び／又はコポリマーの酸の
    部位の塩化率が５％以上であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項から第15項のいずれかに記載の流動化
    剤。
  17. 【請求項１７】少なくとも１つの塩化カチオンの支持体
    として使用されるポリマー及び／又はコポリマーの酸の
    部位の塩化率が20〜80％であることを特徴とする特許請
    求の範囲第16項に記載の流動化剤。
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